- •Исследование операций
- •Учебный план
- •Тематические планы лекций Лекция № 1. Исследование операций как методологическая основа теории принятия управленческих решений. Основные термины, определения, формализация
- •Лекция № 2.Моделирование целевых установок развития сложных системах
- •Лекция № 3. Примеры моделей операций
- •Лекция № 4. Элементы выпуклого анализа
- •Лекция № 5. Основы выпуклого программирования. Теория Куна-Таккера
- •Лекция № 6. Линейное программирование
- •Лекция № 7. Игровые методы обоснования решений
- •Лекция № 8. Моделирование операций на основе марковских случайных процессов
- •Лекция № 9. Элементы теории массового обслуживания
- •Список источников и литературы
- •2. Дополнительная литература
- •Лекция № 1. Исследование операций как методологическая основа теории принятия управленческих решений. Основные термины, определения, формализация
- •1.1Цели и задачи курса «Исследование операций»
- •1.2Системный подход в решении проблем управления
- •1.2.1Формальное определение системы и примеры систем
- •1.2.2Основные понятия целевого подхода в управлении
- •1.2.3Концептуальная постановка проблемы
- •1.2.4Понятие структуризации проблемы
- •1.2.5Основные понятия объектно-субъектного подхода в управлении
- •1.2.6Формализация системы и фаз процесса принятия решений
- •1.2.6.1Выявление проблемы — анализ ее существования
- •1.2.6.2Постановка проблемы
- •1.2.6.3Поиск решения проблемы
- •1.2.6.4Принятие решения
- •1.2.6.5Исполнение решения
- •1.2.6.6Оценка выполненного решения
- •1.3Формализм теории исследования операций (модель операции)
- •1.4Оценка эффективности стратегии
- •1.4.1Оценка неопределенности стратегии
- •1.4.2Функциональная оптимизация стратегий
- •1.4.3Смешанные стратегии
- •Лекция № 2.Моделирование целевых установок в сложных системах (2 ч.)
- •2.1Классификация целей систем
- •2.2Графы целей и способы их построения
- •2.3Методы свертки показателей эффективности
- •2.3.1.1Экономический способ формирования критериев
- •2.3.1.2Критические состояния объекта
- •2.3.1.3Последовательное достижение частных целей
- •2.3.1.4Логическое объединение критериев
- •2.3.1.5Обобщенное логическое объединение
- •2.3.1.6Случайное и неопределенное объединение
- •2.3.1.7Единицы измерения целей
- •2.3.1.8Полнота системы элементарных действий над критериями
- •2.4Экспертная оценка эффективности
- •2.5Критерии эффективности организационного управления
- •Лекция № 3. Примеры моделей операций (2 ч.)
- •3.1Модель анализа технологических процессов
- •3.2Аппроксимация функций полиномами
- •3.3Модель численного поиска экстремума
- •3.4Модель действий нападения против защиты в военных операциях
- •3.5Модель производства продукции в условиях конкуренции
- •3.6Модель оценки надежности неремонтируемых систем
- •3.6.1Параллельное дублирование системы в целом
- •3.6.2«Холодное резервирование» системы в целом
- •3.6.3Параллельное дублирование агрегатов системы
- •3.6.4«Холодное резервирование» агрегатов
- •3.7Модель для выбора дальности стрельбы в дуэльной ситуации
- •3.8Линейная обработка измерений (фильтрация) координат движущихся объектов
- •3.8.1Случайное блуждание координат движущегося объекта
- •3.8.2Зависимое блуждание координат движущегося объекта
- •3.8.3Ограниченное блуждание координат движущегося объекта
- •Лекция № 4.Элементы выпуклого анализа
- •4.1Вспомним основные понятия высшей алгебры
- •4.2Определение и примеры выпуклых множеств.
- •-Мерный куб с центром в точке и ребром :
- •-Мерный шар радиуса с центром в точке :
- •4.3Проекция точки на множество. Свойства.
- •4.4Теоремы отделимости выпуклых множеств.
- •4.5Крайние точки выпуклых множеств.
- •4.6Альтернативы Фредгольма.
- •4.7Выпуклые функции и их свойства.
- •4.8Связь между выпуклыми функциями и выпуклыми множествами
- •4.9Свойства выпуклых функций.
- •4.9.1Дифференцируемость скалярной выпуклой функции.
- •4.9.2Дифференцируемость по направлению.
- •4.9.3Непрерывность.
- •4.10Выпуклые дифференцируемые функции и их экстремальные свойства
- •4.11Критерии оптимальности
- •Лекция № 5.Основы выпуклого программирования. Теория Куна-Таккера
- •5.1Основная задача выпуклого программирования
- •5.2Формальная постановка задачи выпуклого программирования
- •5.3 Классические способы отыскания решения экстремальных задач
- •5.4Условие регулярности
- •5.5Функция Лагранжа. Условия оптимальности
- •5.6Теорема (Куна-Таккера).
- •5.7Дифференциальные условия Куна-Таккера
- •5.8Общая схема решения задачи выпуклого программирования
- •Лекция № 6.Линейное программирование
- •6.1Примеры моделей операций, приводящих к злп
- •6.1.1Задача о диете
- •6.1.2Общая задача планирования выпуска продукции (распределительная задача)
- •6.1.2.1Общая задача планирования выпуска продукции
- •6.1.2.2Выпуск комплектной продукции
- •6.1.3Транспортная задача
- •6.1.3.1Классическая транспортная задача
- •6.1.3.2Транспортная задача с фиксированными доплатами
- •6.2Различные виды злп и их эквивалентность
- •6.2.1Стандартная задача линейного программирования
- •Лекция № 7. Игровые методы обоснования решений
- •7.1Теория игр как теория обоснования решений в условиях конфликта интересов
- •7.2Конфликт и его формальная модель
- •7.3Формализация принятия решения в условиях конфликта
- •7.4Оптимальность в конфликтной ситуации
3.6.1Параллельное дублирование системы в целом
путем одновременного включения в работу нескольких систем ( ).
Задублированная система в целом выходит из строя, конечно, только, если все отдельные системы выходят из строя. Учитывая этот факт, для выражения критерия эффективности вместо (55) получим время безотказной работы кратно параллельно дублированной системы
,
где — момент выхода из строя –го агрегата –й системы. Таким образом, оперирующая сторона будет решать задачу:
максимизировать ,
при этом должны выполняться условия
,
или
,
3.6.2«Холодное резервирование» системы в целом
Стратегия оперирующей стороны состоит в кратном дублировании системы , когда последующая система включается в работу в момент выхода из строя предыдущей. В этом случае оперирующая сторона решает задачу при сохранении условий (57)-(59) с показателем эффективности , где время безотказной работы
,
Стратегия в этом случае состоит в выборе момента включения -ой дублирующей системы, равном выходу из строя -й системы.
Таким образом, здесь в полном соответствии с общим определением стратегии, она есть функция будущей информации оперирующей стороны о неконтролируемых величинах .
3.6.3Параллельное дублирование агрегатов системы
Стратегия оперирующей стороны состоит в дублировании каждого отдельного агрегата системы путем параллельного соединения агрегатов, так что дублированный агрегат в целом выходит из строя тогда и только тогда, когда выходят из строя параллельно работающие агрегаты. В этом случае оперирующая сторона решает задачу с показателем эффективности , где время безотказной работы
,
а ограничения (58)-(59) принимают вид
,
или
,
При ограничениях (62)-(63) выбор величин неоднозначен и, следовательно, входит в стратегии конструктора.
3.6.4«Холодное резервирование» агрегатов
В этом случае, очевидно, время безотказной работы задается величиной
,
при сохранении (62)-(63).
Здесь также предполагается использование информации, но теперь о всех .
Описание возможных стратегий конструктора можно закончить указанием на возможность комбинаций ранее приведенных способов и включения агрегатов не параллельно и не после выхода из строя предыдущего, а путем некоторого смещения их по времени включения друг относительно друга.
Величины являются случайными неконтролируемыми факторами. Это полностью описывает ситуацию, если законы распределения известны. Знание функций распределения эквивалентно знанию среднего времени работы агрегата:
,
если, как обычно предполагают в теории надежности,
.
Однако, если это не так, то знание и дисперсии времени работы
,
не фиксируют однозначно . Между тем из эксперимента обычно можно иметь , и может быть только еще несколько характеристик . Поэтому, если вид закона априори совсем неизвестен или характеризуется достаточно большим количеством параметров, то возникает «природная» неопределенность, заключающаяся в неопределенности , область изменения корорых ограничена лишь, знанием некоторых вероятностных характеристик процесса.
3.7Модель для выбора дальности стрельбы в дуэльной ситуации
Оперирующая сторона (дуэлянт) и противник могут произвести по одному выстрелу друг в друга. Целью оперирующей стороны является поражение противника. Если противник поразит дуэлянта до выстрела последнего, то дуэлянт выстрела произвести уже не сможет.
Даны зависимости вероятностей поражения дуэлянта противником и противника дуэлянтом как функций дальности стрельбы, если соответствующий выстрел будет произведен.
Показателем эффективности является полная вероятность поражения противника, которая записывается в виде
,
где и — дальности выстрела дуэлянта и противника.
Стратегией оперирующей стороны является правило выбора , а , а является неопределенным фактором, выбираемым противником.
Найдите критерий эффективности при существовании барьера.
Дуэльные ситуации, характеризуются разрывным показателем эффективности и возникают в моделях, в которых очень важен выбор момента времени какого-либо действия. Они появляются всегда, когда выбор момента времени производства какого-либо действия имеет принципиальное значение. Так, в модели надежности использование «холодного резервирования» приводит к дуэльной ситуации, если перерыв больше заданной величины в работе системы недопустим. Роль «противника» здесь выполняет природа, «выбирающая» моменты выхода из строя агрегатов дублированной системы.